Bestimmung der Hüftkraftrichtung aus Bruchflächen von Hüftgelenksprothesen

Martin Möser und Werner Hein


(Beiträge zur Orthopädie und Traumatologie 33 (1986); digitalisiert: 3.1.2006)


Zusammenfassung

Bei der Untersuchung gebrochener Hüftgelenksendoprothesen war auffällig, dass der Brucheinlauf nicht nur von lateral, wie erwartet, sondern auch von medial her erfolgte. Brucheinläufe von medial setzen einen Wechsel der Biegemomente von der Lateral- zur Medialseite der Prothese voraus. Hieraus kann abgeleitet werden:

  1. Die Hüftkraft bzw. Hüftresultierende pendelt während des Gehens am prothesenversorgten Gelenk in ihrer Einfallsrichtung um den mittleren, bruchgefährdeten Teil des Schaftes.
  2. Das Pendeln der Hüftkraft lässt sich nicht allein durch den Zug der Hüftabduktoren erklären; der Ausschlag der Hüftkraft nach lateral (horizontal) setzt den Zug horizontal liegender Muskeln voraus.
  3. Am Hüftgelenk sind horizontal ziehende Muskeln durch die sogenannten Außenrotatoren gegeben, die um so wirksamer sind, je tiefer sie unterhalb der Pfanne angreifen (z. B. M. obturator externus, M. quadratus femoris).

Die tief liegenden Hüftaußenrotatoren können als eine Art Untergurt angesehen werden, wie er von Fachwerkskonstruktionen her bekannt ist. Seine Aufgabe besteht im gegebenen Fall darin, die Hüftkraft zentral in die Achse des Schenkelhalses einzuleiten, so dass dieser rein auf Druck und nicht, wie bisher angenommen, auf Biegung beansprucht wird.

Summary

Broken hip endoprostheses were examined visually. In most cases fracture was observed to start not only from the lateral side of the stem – as it was expected – but also from the medial side. The reason for this is a cyclic change of the bending moment across the stem from the lateral side to the medial one. The following conclusions can be drawn:

  1. During walking the force placed on the hip joint (“hip force”) periodically changes its direction around the middle part of the stem, which is predisposed to cracking.
  2. The periodic change of the hip force direction cannot only be due to the pull of the abductor muscles. Here the action of horizontal muscles is implied producing a corresponding horizontal component of the hip force.
  3. At the hip, horizontal muscles are given by the so-called external rotators which become the more effective, the deeper below the hip joint they pull from the femur to the pelvis (e. g. M. obturator externus, M. quadratus femoris).

These deep-lying external rotators can be considered to form the lower chord – as it is known from technical frameworks – the purpose of which is to transmit the hip force to the central axis of the femoral neck.
Therefore, in general, the femoral neck should be stressed exclusively by compression and not by bending as it was supposed up to now.

Einleitung

Das Hüftgelenk ist als Kugelgelenk einfach gebaut, so dass es relativ problemlos durch eine Prothese ersetzt werden kann. Der Erfolg solcher Operationen hängt sowohl von der Qualität der implantierten Materialien als auch von der Verankerung derselben im Knochen ab. Die Probleme der Verankerung stehen aber in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Kräftespiel des Gelenks und seiner Änderung durch die Operation.
Zur Zeit ist das „statische” Modell der Kraftverteilung im Hüftgelenk von Pauwels allgemein anerkannt, das nur eine Beteiligung der Abduktoren als muskulären Gegenspieler zur einfallenden Kraft vorsieht. Der daraus bestimmte Kräfteverlauf müsste erwarten lassen, dass nach Implantation einer Prothese diese, wenn überhaupt, nur vom Rücken, also von lateral her, brechen dürfte (durch Ermüdung). Wir fanden jedoch auch Medialrisse, die mit dem Pauwels-Modell nicht erklärt werden können.

Das Gehen

Das Hüftgelenk hat seine Normalbelastung beim Gehen. Dieses läuft grob umrissen so ab, dass der Körper nach vorn fällt und durch das inzwischen vor ihn gebrachte Schwungbein abgefangen wird. Nunmehr als Standbein trägt es den Körper wieder nach oben, unterstützt durch den Vorwärtsimpuls, der sich aus dem Abstoßen des alten Standbeines ergibt.
Im Moment zwischen diesem Steigen und Fallen befindet sich das Schwungbein etwa neben dem Standbein. In der Einteilung nach Braune und Fischer (1895) handelt es sich um die 16. Gangphase, auf die sich Pauwels (1965, 1973) mit der in der Abbildung 1 gezeigten Kräftedarstellung bezieht.

Pauwels-Modell der Kräfte am Hüftgelenk während des Gehens
Abbildung 1:
Pauwels-Modell der Kräfte am Hüftgelenk während des Gehens
(16. Gangphase); Abduktoren als Gegendreher zum Körpergewichtt

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